主题：【整理】毛子的苏-35战斗机强悍航电系统 -- PBS

俄罗斯航空电脑落后于美国，发展F-22那样的中央电脑方面缺乏经验，因此采用自己的方式发展构架略逊但功能相当的过渡型。拉缅斯基俄武器设计局K-FA计划早在2001年开始，2004年确定由苏霍伊研发，Su-35计划也是2003年开始

根据SU-35的总设计师以及联合飞机公司整合中心经理的访谈，俄罗斯在发展SU-27时曾论证过是要用中央系统好？还是每个系统有自己的电脑好？当时决定是让每个系统有自己的电脑。而PAK-FA计划启动时，需要一个飞行员执行复杂任务，所以首次出现要将至机航电一体化的需求，以进一步添加人工智能来协助飞行员。SU-35就采用这种航电一体化设计，航电全都整合到中央电脑。

航电一体化的困难点在于软件的编写，有的系统厂商不愿共享技术，因此苏霍伊公司必须自己发展航电整合软件。他们参考美国F-22与F-35的经验，接纳航电一体化的大原则，但排除一些俄方认为的错误路线：苏霍伊方面认为F-22与F-35整合程度太高，连初始的数据都交给中央电脑，这会导致系统变很复杂风险很高。因此苏霍伊方面决定让次系统自己已负责最初始数据处理，中央电脑主要负责功能、战术层级的整合。这样一来，在进度与风险控管上非常成功，只是无法实现某些特殊功能。

至于在电脑的发展上，俄国在SU-35的阶段还是依「信号」、「通用」、「控制与通信」等几大需求发展专用电脑，但尽可能采用共通硬件与软件，彼此也能一定程度的互用根据俄国近年公开的专利文献已可描绘出SU-35的航电整合轮廓：用瞄准与导航系统做为五大系统核心，但另外增加信息管理系统，协助处理更复杂的问题、给与飞行员建议，并能越权整合底层系统。SU-35的瞄准与导航系统称作KPrN0-35，KPrNO是「瞄准与导航设备复合体」的俄文简写，以往类似的系统会称作PrNK，KPrNO-35的许多系统，特别是计算系统与整合，是由拉缅斯基仪器设计局研制的。1.硬件构架，KPrN0-35在设计上依据子系统的具体用途，将复合体内的系统分成「导航」、「瞄准」、「控制」三大群，以及「运算核心」

其中「导航」系统群有：SIVSP-35大气数据系统、2台BINS-SP-2惯性导航系统、卫星导航系统、无陀螺仪姿态感测器、无线电近距导航系统、相对定位系统、多普勒测速器、无粽电测高器。「瞄准」系统群包括OLS-35光电探测、SUO-35P武器控制系统，以及不直接属于KPrNO-35（指并非直接由KPrNO-35的中央电脑处理的）的Irbis-E雷达以及S-108通信系统。「控制」系统群包括座舱控制、显示界面如MF1-35多用途显示器、MFP1-35多用途控制面板、IKSh-IK抬头显示器等，以及不直接属于KPrNO-35的KSU-35综合控制系厂运算核心」则是1台BGS-3M统。图形处理系统以及2台Baget-53-31M电脑。

其中惯性导航用来进行自主定位、卫星接收装置能确保在自然与人为干扰的条件下接收卫星定位信号、相对定位系统允许以密集方式编队飞行。BGS-3M用来形成2D与3D电子地图，确保低空飞行的安全。彼此并以运算核心进行交叉校正。「导航」、「瞄准」、「控制」三大群的数据汇入各自的信息干线（类似数据总线），再由这3条信息干线与2台中央电脑Baget-53-3IM做数据交换。由于资讯量庞大，因此信息干线有用到光纤。三大信息干线其实是相同的规格，在设计上加以区分应该是有提升可靠度以及避免堵车，

「控制」群简单的说就是座舱内人机界面以及控制系统：KPrN0-35借此显示结果给飞行员，飞行员借此操控系统。除此之外，「导航」与「控制」两大干线又另外与BGS-3M国形产生系统做数据交换。此外，若千不直接属于KPrNO-35的系统，如通信系统（S-108）、雷达探测系统就透过「瞄准」干线与KPrNO-35连接，与系统互相校正，系统解算出的瞄准参数也可透过通信系统传出去。而KSU-35综合控制系统则透过控制干线与KPrN0-35连接。这样一来，KPrNO-35已能将飞机各大系统与座舱界面连接，藉由他的整合完整作战功能。特别的是光电探测仪（OLS-35）又另外透过额外的光纤缆线将摄寻的图像传耠BGS-3M图形处理系统以及座舱显示系统，也可以再传给光电导引头。这可以在不占用运算与信息传输资源的情况下传输图像。这图像除了用于瞄准、导航等复杂功能外，也等于提供飞行员更好的外界视野，可用于恶劣天候、光线不足时的进场观测用

系统的计算核心是2台Baget-53系列数位电脑以及1台BGS-3M图形处理系统。BGS-3M图形处理系统BGS-3M图形处理系统主要任务是输出2D与3D地图给显示系统，并输出飞机相对于地面的位置参数与建识的飞行轨迹，供低空飞行、地形闪避之用。其运作机制是：用雷达测高计的数据解算飞机与地面的相对坐标，然后参考飞行位置的数字地形图，进行复合校正后输出。同时BGS-3M也可以产生彩色数位地图，用于指示战术、导航、瞄准信息，与座仓界面的图形电脑功能类似其峰值速度为每秒1亿次，输出三种图形分辨率：1280 1024像素（2D）、700 1050（2D或3D）、700525（2D或3D），重量小于12kg，寿命6000小时或30年（同飞机），平均故障间隔12500小时。Baget-53-31M电脑根据图片比较，其所用的应该是Bage-53-3IM* Baget-53是1990年代左右出现的电脑，与SU-30MKK的BTSVM-486约在同时期问世，问世时使用的也都是50MHZ的处理器。只是后者偏重在担任任务电脑，

Baget-53则偏重在担任导航与控制系统的核心。可能因为这样所以构架与性能略有差距，同时期的Baget-53的总处理速度、內存等均略逊于BTsVM-486，可能就是导航电脑更重视可靠性之故。随着时代的推移，两款电脑都有大幅进化。例如BTSVM-486最初使用的通用处理器是时脉50MHZ的486DX2-50，到2008年左右型录上已经改成时脉100MHZ的486DX4-100+ i在2014年新版已经使用1GHZ的IntelAtom E640T，内存容量达IGB，比最初的型号强了几个量级。Baget-53因为着重在担任导航系统的核心，所以传输容量较大，会用到光纤以传递大容量的图像数据。

初始型的Baget-53探用时脉50MHZ的俄型RISC构架处理器，目前最新的Baget-53-31M series1硬件也有大幅提升，其BT33-206B处理模内使用的处理器时脉396MHz，有100Mb/s的Ethemet传输界面等，其图像模块MGK-8更是直接取自2006年开始研发的新一代电脑，BTMRS4-301数据储存模块更有高达8GB容量，传输界面相当多，其中高速的包括2条1Gb/s频宽的双向数据交换光纤、1条输出图像的ARINC-818规格1Gb/s单向光纤等。重量小于20kg'平均故障间隔OOOO小时，但需求寿命与SU-35同为6000小时或30年。

.Baget-53-31M内的信息整合方式每台Baget-53-31M电脑内又「区分」成导航、瞄准、控制等3个「次电脑」。所谓的「次电脑」就是指Baget-53电脑内的一个或多个单处理器模块。每一个「次电脑」都透过信息交换信道取得完全相同的外界信息，用这些相同的资讯执行自己的运算，然后彼此又会进一步交换信息。由于不同的「次电脑」宝际用的是一样的硬件构架与程序，因此所谓的「次电脑」宝际上是没有明确区分的「虚拟次电脑」，系统内有软件可以视情况进行运算资源分配，例如1个次电脑运算需求变多或故障时，可用其他次电脑来执行其任务。其中导航次电脑（简称BVM-N）在参考全机相关资讯后进行复合定位：瞄准次电脑（BVM-P）参考探测系统与导航模块的信息后精确制定敌我双方的定位信息，并形成无导引武器、导引导弹、指令导引武器之瞄准参数，供射控系统使用；控制次电脑（BVM-U）当于中央电脑，能整合整个KPrNO-35，能与座舱沟通（取得飞行员控制命令、显示信息给飞行员），并发出控制参数给其他终端执行系统的控制系统+以控制飞机、射控系统等

导航次电脑BVM-N与瞄准次电脑BVM-P的运作方式，从中不难窥见SU-35导航能力的精确与可靠性，导航次电脑以惯性导航系统的信息为核心，参考其他导航信息进行精确的复合定位具体的说：导航次电脑内又有两个完全相同的核心模块，分别处理第一与第二惯性导航系统的信息，并参考来自多普勒测速器的速度数据、卫星导航系统的速度与位置数据、无线电近距导航系统的位置数据、射控探测系统的相对位置（相对于目标或已知定点）数据、以及BGS-3M图形电脑的对地相对位置数据，输出最终的我机速度与位置参数。这两个核心内存块的参数又被送到一个类道选择器，排除故障数据后送出。其中多普勒测速器的速度参数以及无线电近距导航系统的位置参数在送给上述核心惯导模块之前又事先用卫星定位参数进行交叉校正（用特殊算法用两者的参数彼此校正并回授）。

卫星导航系统的参数通常是最精确的，只是仰赖外界信息，因此被用来当辅助、校正用途。但他可能也有错的时候，对此，导航次电脑从瞄准次电脑取得雷达、光电系统的探测定位参数，与卫星定位比较，当两者差距超过某个临界值时，卫星定位数据便被视为不准确，系统会要求重新进行卫星定位，举个例子说明探测系统如何帮卫星系统校正：如果飞机发现某些地上有明确位置的目标，例如无线电中继站、明显建筑物等，就可以用探测系统测量精确的相对位置，然后由于参考目标的座标可由电子地图精确取行导，以此反算的飞机坐标就很精确，就可以用来判断卫星定位数据准确与否。导航次电脑除了以上述过程精确制定我机位置、速度参数外，其还有团队参数模块、导航环境参考数据模新、以及「天线位置参数模组」。其中「导航环境参考数据模组」在参考各测量系统的数据后，计算出当下飞行环境的重力场、地形等环境参数，供其他运算模参考。据指出，由于参考数据已在此统一计算，其他运算模块可从资讯干线直接取用，不需再次自行运算，因此可节省整个系统的运算资源。

「天线位置参数模块」依据雷达天线上的无陀螺仪姿态感测器（指光纤陀螺仪或微机电陀螺仪），计算出雷达天线的移动参数如指向、角速度、角加速度、加速度等，再用导航计算模块自己求出来的我机精确参数进行校正，再输出给雷达系统使用。这使得雷达的识别能力、瞄准能力都更为精确，提升作战效能。SU-35的Irbis-E相位数组雷达安装在机械装置上以扩大其探测角度敏围，有了这个装置就能移除机械误差、震动对探测精度的影响。类似的技术可见于Su-27SM，该机虽使用老旧的N-001机械雷达，但可以具备合成孔径成像能力，当时就考虑天线机械活动的震动会降低合成孔径的精确度，因此也是用感测器测量天线的震动，然后用计算机程序在解算探测信号时会考虑之，以降低机械震动造成的影响。瞄准次电脑有别于导航次电脑是以惯性导航系统的信息为核心，瞄准次电脑是以光电探测仪（OLS）的信息为核心。其有一个专门处理光电探测仪数据的计算模块，订出目标与我机的相对位置，并参考雷达定出的敌我相对位置、目标数据库、以及导航次电脑送出的我机参数，定出我机与标的坐标，并用以制定出供无导引武器、导引武器、指令导引武器使用的瞄准参数，供武器控制系统使用。这些瞄准参数也可供导航次电脑使用。

KPrNO-35探用复杂的交叉校正方法得出导航数据，又用2台互为备份的惯性导航系统与2台互为备份的中央电脑。这样一来做为主体的惯性导航系统的主定位能力已经很难被瘫痪，又加上多系统的交叉校正，提升整个导航系统的可靠度与抗干扰能力，导航精确度也大幅提升。RPKB过去发展的多种瞄准与导航系统就着重于藉由交叉校正来提升精度，让飞机甚至能在完全无线电静默的情况下攻击标值，得一提的是，在2000年代初期SU-34的介绍就提到卫星导航误差为1m，而当时美国GPS对外开放的误差是100m，自用的误差也大约10m，SU-34的导航精度实在有点匪夷所思，可能就是得益于这种技术。

此外KPrNO-35等于是飞机几大系统：导航、通信、控制、射控、人机界面的核心。这五大系统在此已完成连接，飞机已具备完整的飞行、作战功能以上一代飞机的眼光来说，这已是高度整合的系统，而且又探用多余度设计，相当可靠：例如做为核心的Bagel-53系列电脑早已问世十余年，只是用新的模块去升级罢了，是相当可靠的高性能老电脑」，而显示方面，Bage-53-31M、BGS-3MI以及人机介面己的图形系统都可以做类似的事。KSU-35控制系统与S-108通信系统自然也有多余度设计，而且也因为都是整合系统，因此局部故障对整体的影响不严重。

Su-35已是完整的战机，SU-35的信息管理系统主要包含几大成份：<1>人机界面：包括MF1-35多用途显示器、MFP1-35多用途控制面板、IKSh-1K抬头显示器等显示与控制界面；<2>中央电脑：信息管理系统的主体；<3>图像电脑：依据中央电脑的命令，将信息以适当的形式呈现给飞行员。例如雷达图要显示在整个15时屏幕还是切割显示？需不需要将地图与数据重叠显示？…等。<4>数位信息干线：将所有系统与中央电脑连接，进行数位信息交换；<5>数位-模拟转换电脑：将底层模拟系统或感测器的模拟信号转为数位信号以汇入信息干线，以及其反向过程。这是建立在Solo-02,03,04,05电脑上的，其中图像电脑即为Solo-03，数字-模拟转换电脑就是Solo-05，两者都有数字信号处理器，能进行较特殊的信号计算，在信号处理方面分别有每秒800亿次与80亿次的浮点运算力。主体是Solo-02与Solo-04，这两者都是使用通用处理器的数据处理电脑，唯Solo-02探用性能较佳的芯片（500MHz）以追求速度为主，而Solo-04探用速度较低（300MHz）的芯片，但强调可靠性与多余度设计，用于特别需要可靠性的控制、导航任务。

该信息管理系统的功能与机上其他几大采统略有重复，例如内有导航模块，能在分析所有信息以后解算出飞机状态参数，发出信息给瞄准与导航系统，其功能与导航电脑类似（事实上运算能力也相似，KPNO-35的导航电脑处理器时脉396MHz，Solo-04则是300MHz，运算能力与Baget-53-31M相当），另外也有飞机控制模块、低空戒行模块等，能解算出控制命令给KSU-35控制系统或直接控制飞机，因此功能又与KSU-35类似。此外，Irbis-E相位数组雷达的信号又是先由信号电脑处理后再送入Solo-02电脑。Solo-01也是Solo电脑家族成员，大家都是用相同的硬件构架与算法

由此可看出，整套Solo-01~05电脑已能越权与最底层系统联击，并且执行射控、控制、导航、显示、人机沟通等任务，这与F-22上的单一中央电脑已非常类似，有点像是将F-22的中央电脑拆解成5个硬件略有分工的电脑。这正是当初俄国研发人员的设想：既然缺乏经验与规格，不如走过渡路线，将运算需要分成通用、信号、可靠三大部，设计各自的硬件，但尽可能共享元件与软件，这样就可以在有限经费与时间内做出类似功能。

总结以上介绍可知，Su-35的KPrNO-35瞄准与导航系统已相当于「缺乏人工智慧的中央系统」，已能结合飞机五大系统，赋予飞机完整的功能，其整合模式类似4代战机，由中央电脑整合次系统电脑。这样的整合本有可靠性较差的问题，但KPrNO-35是用导航电脑来整合控制、通信系统的电脑，这：三大系统的电脑本身就是以可靠度、多余度为优先考察，故障机率相对低，而且有多重硬件备份（例如Baget-53-31M有两台，KSU-35为四余度系统），此外SU-35上道些系统本身已高度整合并数位化，其电脑内部也多少运用了「虚拟电脑」技术，例如导航电脑内的：三个「次电脑」就是虚拟的，实际上可以互相取代，优化运算资源，这又进一步加强个别电脑的可靠性。而信息管理系统也具有整合五大系统的能力，甚至可以越权包办五大系统的部分功能如直接控制飞机，并且给予人工智慧协助其中Solo-04导航与控制电脑也一样是以可靠性、多余度为优先考察。因此信息管理系统在功能上已类似F-22的中央集权式航电整合。因此KPrN0-35与信息管理系统几乎可以视为两套平行的完整航电系统系统：只要任何一套功能正常，飞机就可以飞行甚至作战，如果信息管理系统故障，飞机仍有安全飞行能力以及瞄准能力，只是缺发人工智慧辅助：而如果KP:NO-35的导航电脑故障，信息管理系统也能执行导航与控制任务（当然，这发生的机率极低，因为导航电脑本来就是可靠性优先，而且又有两台电脑，不容易比信息管理系统先瘫痪）。

值得主意的是，Solo-02电脑本身也是Irbis-E的数据处理电脑，因此这套信息管理系统在硬件上有点像是「建立在射控电脑上的中央电脑」，而Baget-53-31M则是「导航系统的中央电脑」。，Su-35的航电构架有点像是上一代战机，仍有五大系统之分，只是其中射控电脑与导航系统大幅强化，以至于彼此界限变得模糊，都成了可以独当面的中央电脑。其中信息管理系统进一步具有整合最底层系统的能力因此又逼近第五代电脑。而在软硬件配置上，这些电脑大都用通用规格、通用软件与算法，因此又的确能实现「单一的中央运算」这种构架固然不是最先进的，但显而易见的优点是发展难度低，而且相当可靠。后随着研发进度的演进，「电子飞行员」功能越来越扩张，在T-50战机上，信息管理系统已经成为主体，只是仍有备份网络，将人机界面、飞行与导航系统、控制系统、通系统连接，让飞机在信息管理系统故障时，仍具飞行甚至瞄准能力。